氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂及其制备方法，其特征在于，包括反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂，所述反应型阻燃剂为含有阻燃元素的反应型阻燃聚醚或/和阻燃聚酯多元醇，所述固体添加型阻燃剂含有可膨胀石墨；通过选择适宜的三种阻燃剂并优化三者的比例，使用常规，易得，便宜的丙丁烷，二甲醚混合物环保发泡剂，得到具有较好物理性能和使用性能，氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂。该产品氧指数高，烟密度低、火焰传播小，阻燃效果好，适用于有高阻燃要求的建筑物以及交通工具等领域使用。

The oxygen index of more than 32 high flame retardant single component polyurethane foam sealant and preparation method thereof

The invention discloses a high flame retardant oxygen index more than 32 single component polyurethane foam sealant and preparation method thereof, which is characterized in that includes reactive flame retardant, flame retardants, liquid solid additive type flame retardant, the flame retardant agent containing flame retardant elements of reactive flame retardant polyether and / or flame retardant polyester polyol, the solid additive type flame retardant containing expandable graphite; the proportion of the three, and through the optimization of three kinds of flame retardants suitable using conventional, easy, inexpensive propane and butane, two ether mixture generationblowingagent, obtained has good physical properties and performance, the oxygen index of more than 32 high flame retardant polyurethane foam sealant. The utility model has the advantages of high oxygen index, low smoke density, small flame propagation and good flame retardant effect, and is suitable for use in buildings with high flame retardant requirements and vehicles.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单组分聚氨酯泡沫填缝剂领域，具体涉及氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着建筑物及交通工具对其所用材料的阻燃性能的要求越来越高以及政策法规的日趋严格，所用材料的阻燃性能面临着巨大的挑战。单组分聚氨酯泡沫填缝剂是装填于气雾压力罐中的特殊聚氨酯泡沫产品，现已广泛应用于建筑物及交通工具的填缝、密封、隔热、粘接、隔音等，是一种性能优异、使用方便，环保节能的新型材料。然而普通的非阻燃(所谓B3级)单组分聚氨酯泡沫填缝剂氧指数(氧指数是衡量材料点燃难易的指标，值越大，阻燃性越好)仅18左右，属于易燃材料；一般的阻燃型(所谓B2级)聚氨酯泡沫填缝剂氧指数也仅能达到26，也属于可燃材料；即使市场上有少量国内外所谓的“难燃”(所谓B1级，DIN4102B1标准)产品，氧指数达不到32(一般认为氧指数＞32为难燃材料)，不能满足某些特殊市场严酷的阻燃要求。因此，市场某些特殊领域对具有高阻燃效果的产品有迫切的需求。阻燃型单组分聚氨酯泡沫填缝剂是通过向配方体系中加入适宜阻燃剂来实现阻燃目的的，专利CN103923294通过加入含氯、溴、磷、氮等元素的反应型阻燃聚醚或(和)阻燃聚酯多元醇、液体添加型阻燃剂及非燃型的发泡剂(F12)来制备阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，其最优配方氧指数也仅能达到29.5(实测为27.4)，并且还使用了非环保的发泡剂F12。而专利WO2010058036未采用反应型阻燃聚醚或阻燃聚酯多元醇，仅添加一般的液体添加型阻燃剂TCPP及固体添加型阻燃剂可膨胀石墨，阻燃性能也仅能达到B2级(DIN4102B2标准)，此文中没有提到氧指数指标(实测为25.2)。上述两个专利制得的阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂阻燃效果较差。目前市场上氧指数能达到30的阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂几乎没有，因此更不要说氧指数≥32这种难燃级别的高阻燃产品。现有的阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂有的还使用了非环保发泡剂(如F12)或即将面临淘汰的昂贵发泡剂(如134a)，在环保要求越发严格的今天，采用常规、易得，便宜的环保发泡剂制得氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂更迫切需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有的普通阻燃型单组分聚氨酯泡沫填缝剂的氧指数较低，不利于在阻燃性能要求较高的领域中运用，目的在于提供高氧指数的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂及其制备方法，使制得的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂的氧指数≥32，使其不仅具有高阻燃效果，并且所得产品还具有较好的物理性能和使用性能。本专利技术通过下述技术方案实现：氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，包括反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂，所述反应型阻燃剂包括含有阻燃元素的反应型阻燃聚醚或/和阻燃聚酯多元醇，所述固体添加型阻燃剂含有可膨胀石墨。具体的，反应型阻燃聚醚或/和阻燃聚酯多元醇中，含磷、氯、溴等阻燃元素。磷元素主要在凝聚相发挥作用，燃烧中磷化物可以消耗燃烧时分解出的可燃气体使其转化成不易燃烧的碳化物，属于催化成炭阻燃机理；卤素(氯，溴)则主要在气相中发挥作用，在燃烧时生成卤化氢而抑制燃烧反应，是燃烧反应的链终止剂。液体添加型阻燃剂一般为含磷、氯、溴的小分子化合物，如(卤代)磷(膦)酸酯类。这类液体阻燃剂阻燃机理与上述含磷、氯、溴的反应型阻燃剂阻燃机理相同。可膨胀石墨是通过延缓或中断由固态物质产生可燃性物质而阻燃的。可膨胀石墨受热到一定程度，就会开始膨胀，膨胀后的石墨由原来的鳞片状变成密度很低的蠕虫状，从而形成良好的绝热层。膨胀后的石墨薄片既是膨胀体系的炭源，又是绝热层，能有效隔热，延缓和终止聚合物的分解；同时，膨胀过程中大量吸热，能有效降低体系温度；而且膨胀过程中释放夹层中的酸根离子，可促进脱水炭化，能进一步的增加阻燃性。进一步的，通常氧指数≥32为难燃材料，并且现有的单组份聚氨酯泡沫填缝剂几乎没有氧指数≥32的。根据上述阻燃剂的阻燃机理，采用任意一种或两种阻燃剂都无法得到氧指数≥32，并且同时具有较好物理性能及使用性能的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，本专利技术将官能度为2-3、羟值为50-400的反应型阻燃聚醚或/和阻燃聚酯多元醇、适宜的液体阻燃剂、膨胀倍率为20-400倍的可膨胀石墨三者共同作用于单组分聚氨酯泡沫体系中，并通过优化三者间的合适比例从而得到一种氧指数≥32，并且同时具有较好物理性能及使用性能的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，使其在对阻燃性能要求高的环境中得到有效的应用。更进一步，氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂的重量份数比为1:0.70～0.95:0.8～1.3。其中，反应型阻燃剂中的磷、氯、溴等阻燃元素，能与多异氰酸酯反应而结合到聚氨酯分子结构中，使聚氨酯分子本身具有阻燃成分。反应型阻燃剂对泡沫性能影响小，阻燃持久且效果好，因此不会在长期使用过程中析出而降低阻燃性能。这类反应型阻燃剂合成较复杂，相比添加型阻燃剂成本较高。若过量使用，除了成本增高外，还会使泡沫的脆性变大、胶粘度增大，保质期缩短，进而会影响高阻燃单组份聚氨酯泡沫填缝剂的使用。液体添加型阻燃剂生产成熟、价格较低、粘度小，并且与配方中其他原料相容性好；在生产和使用中有较好的工艺性，但如果加量过大，则会严重影响泡沫的物理性能，如强度降低、尺寸稳定性变差、粘结性降低，并且随着时间延长，其迁移性增大，反而会使泡沫阻燃性变差。可膨胀石墨具有无毒，受热不生成有毒气体，并且烟少、无滴落和无迁移现象，其来源充足、制造工艺简单、成本低，是一类新型环保高效阻燃剂。但可膨胀石墨作为一种固体阻燃剂，在体系中添加量是有限定的，因为随着可膨胀石墨添加量的增加会极大增加体系粘度，使体系流动性变差，影响产品的正常使用。因此，综合反应型阻燃聚醚或/和阻燃聚酯多元醇、液体添加型阻燃剂、可膨胀石墨三者的性能，根据实验得到其重量份数比为1:0.70～0.95:0.8～1.3中时，得到的单组分聚氨酯泡沫填缝剂的氧指数≥32，并且同时具有较好的物理性能和使用性能，其高阻燃性使本专利技术制得的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂在使用时更加安全可靠。优选的，氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂的重量份数比为1：0.8～0.9：0.95～1.2，所述反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂的重量份数比为1:0.85:1.1。优选的，氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，在制备本填缝剂时，还可使用常规聚醚或/和聚酯多元醇。常规聚醚或/和聚酯多元醇在本专利技术配方中有调整某些物性和工艺性能等辅助的作用，在某些特殊情况下可不使用。具体的，氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，所述填缝剂包括聚醚或/和聚酯多元醇，泡沫稳定剂、催化剂、多异氰酸酯、发泡剂，所述聚醚或/和聚酯多元醇为常规聚醚或/和聚酯多元醇；泡沫稳定剂为用于常规聚氨酯泡沫填缝剂的有机硅表面活性剂，所述催化剂为二吗啉二乙基醚，所述多异氰酸酯为多苯基甲烷多异氰酸酯，所述发泡剂为丙丁烷和二甲醚的混合物。还可根据情况加或不加颜料。其中，发泡剂为含有丙丁烷和二甲醚的混合物，并且丙丁烷与二甲醚本文档来自技高网...

【技术保护点】
氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，其特征在于，包括反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂，所述反应型阻燃剂为含有阻燃元素的反应型阻燃多元醇，所述固体添加型阻燃剂含有可膨胀石墨。

【技术特征摘要】
1.氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，其特征在于，包括反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂，所述反应型阻燃剂为含有阻燃元素的反应型阻燃多元醇，所述固体添加型阻燃剂含有可膨胀石墨。2.根据权利要求1所述的氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，其特征在于，反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂的重量份数比为1:0.70～0.95:0.8～1.3。3.根据权利要求1所述的氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，其特征在于，反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂的重量份数比为1：0.8～0.9：0.95～1.2，所述反应型阻燃剂、液体添加型阻燃剂、固体添加型阻燃剂的重量份数比为1:0.85:1.1。4.根据权利要求1～3所述的氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，其特征在于，所述填缝剂还包括聚醚或(和)聚酯，泡沫稳定剂、催化剂、多苯基甲烷多异氰酸酯、发泡剂。5.根据权利要求4所述的氧指数≥32的高阻燃单组分聚氨酯泡沫填缝剂，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛建军，
申请(专利权)人：成都高端聚合物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51